摘 要

纯电动集装箱船是新能源绿色船舶中拥有高关注度和高研究性的船型。汉江作为长江最大的支流，开发汉江的运输潜能，保持汉江航运的可持续发展，对纯电动集装箱运输的相关讨论一直是热点话题。因此论证汉江纯电动集装箱船经济可行性具有较强的现实意义。

本文从汉江实际航运情况出发，对未来的集装箱运输量和相应的集装箱运输方式及航线进行预测和规划，同时结合已运营的集装箱船舶，根据其运行所需能量开展了储能单元的功率配比计算，并针对相关船舶航线进行经济论证，以必要运费率为依据，判断其经济可行性，再确定同一航线的最佳船舶方案。最后根据经济论证结果以及最佳船舶方案，提出有关汉江集装箱营运规划建议。

结果表明，在汉江纯电动集装箱船的经济论证中，专用船舶的普遍具有经济可行性，尤其是专用120TEU船舶，在多种运输航线中，其论证结果均为经济可行。同时相较于其他运输方式，直达运输的必要运费率较低，是开展集装箱运输较好的营运方式。

关键词：汉江航运；纯电动集装箱船；经济论证

Abstract

Pure electric container ships are the new energy green vessels with high visibility and high research type. The han as the largest tributary of the Yangtze river, the development of the hanjiang river transportation potential, keep the sustainable development of the han river shipping, container transport of pure electric discussion has always been a hot topic. Therefore, it is proved that the economical feasibility of the pure electric container ship in the han river is more realistic.

In this paper, starting from the han river shipping actual situation, for the future of container traffic and the corresponding container transportation mode and route forecast and planning, combination of container ships has been operating at the same time, in meet the demand of its operation on the basis of energy ratio of the energy storage unit power calculation, and economic arguments against relevant shipping routes, based on the necessary freight rate, judge its economic feasibility, determine the same route again the best scheme of the ship. Finally, according to the result of economic argument and the best ship plan, the proposal for the operation planning of the container is put forward.

Results show that the economic argument, hanjiang river container ship electric universal has the economic feasibility of special ship, especially for 120 teu ship, in a variety of transport routes, the demonstration results are economically feasible. At the same time, the necessary freight rate for direct transportation is lower than other modes of transportation, which is the better way to carry out container transportation. It is hoped that the relevant content of this article will have some practical guiding significance for the transportation of the pure electric container ship in the Han River.

Key Words:The Han River; container ship with pure electric propulsion;economic feasibility

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 国内外研究 1

1.2.1 纯电动船的发展 1

1.2.2 内河航道中新能源船的应用 2

1.2.3 技术经济论证的研究 3

1.3 研究的目的及意义 3

1.4 研究内容及方法 3

1.4.1 研究的内容 3

1.4.2 研究的方法 4

第2章 汉江纯电动集装箱船舶概述 5

2.1 汉江湖北段 5

2.1.1 航道情况 5

2.1.2 港口情况 6

2.1.3 通航建筑物情况 7

2.1.4 货运量 8

2.1.5 集装箱运输量预测情况 9

2.1.6 集装箱运输规划方案 10

2.2 汉江纯电动集装箱船 10

2.2.1 汉江纯电动集装箱船基础数据 11

2.2.2 汉江纯电动集装箱船相关价格 13

第3章 汉江纯电动集装箱船技术论证 15

3.1 基本参数说明 15

3.2 锂电池数量计算 15

3.2.1 锂电池容量设计公式 15

3.2.2 锂电池配置公式 15

3.2.3 纯电动集装箱船所需锂电池数 15

3.3 超级电容数量计算 28

3.3.1 启动需求的瞬时功率耗能计算 28

3.3.2 超级电容配置公式 28

3.3.3 超级电容能量储存公式 28

3.3.4 纯电动集装箱船所需超级电容数 29

3.4 储能单元的技术论证结论 30

第4章 汉江纯电动集装箱船经济论证 31

4.1 基本参数说明 31

4.1.1 船舶营运相关指标 31

4.1.2 运输成本的构成 32

4.2 各运输方式各船型方案经济论证 33

4.2.1 经济论证的指标选取 33

4.2.2 各航段单船船舶往返航线经济测算表 33

4.3 经济论证结果分析 43

4.3.1 十堰-武汉航段 43

4.3.2 襄阳-武汉航段 45

4.3.3 荆门-武汉航段 46

4.3.4 潜江-武汉航段 46

4.3.5 仙桃-武汉航段 47

4.3.6 汉川-武汉航段 48

第5章 纯电动集装箱船运营建议 50

5.1 汉江沿线集装箱运输组织方案选择 50

5.2 汉江湖北段集装箱运输规划 51

5.2.1 加快航道整治 51

5.2.2 实现通航建筑物统一调度 51

5.2.3 建立沿线联动机制 52

5.3 纯电动船运营 52

5.3.1 纯电动集装箱船和传统集装箱船比较 52

5.3.2 纯电动集装箱船运营规划 52

结 论 53

参考文献 54

致 谢 56

第1章 绪论

1.1 研究背景

随着航运业的发展，集装箱已成为航运运输中不可缺少的装货容器，而与之对应的集装箱也在运输船舶中占有相当大的比重。传统的集装箱船对生态环境在大气，水资源等方面造成了严重的污染，其中大气污染的第三大污染源就是船舶污染。《73/78防污公约》的进一步完善，使得绿色船舶对于航运业，船舶以及其他相关企业都有相当重要的意义。同时双电纯电动集装箱船充分利用了超级电容和锂电池的高安全性，对环境要求低以及超级电容瞬时大功率放电为锂电池大功率放电作为必要补充的特点，在绿色船舶中有非常大的研究意义。

汉江是长江最大的支流，流经陕西和湖北两省，其中湖北段境内长920千米，经白河县后，沿途经襄阳市、宜城市、钟祥市、天门市、潜江市等县市。湖北段有三个船闸和一个升船机，其中兴隆水利枢纽是南水北调汉江整治工程之一。沿江经济的快速发展带来汉江航运的持续增长，根据目前汉江水运货运量预测分析，到2020 年汉江湖北段水运货运量达3180万吨，2050年将达到4880万吨^[1]，并且汉江湖北段航道规划将实现丹江口-汉口全线Ⅲ级航道技术标准，根据目前的集装箱货运量情况，采用技术方案为40TEU和60TEU的集装箱。

由于汉江航运的增长，对船舶的需求量增加，并且基于环境保护的思想和交通运输部颁布的《船舶与港口污染物防治专项行动实施方案》的政策，在汉江上使用绿色船舶势在必行，而2015年年初瑞华集团改造的500t级纯电动货船“瑞华1号”首次重载试航成功，预示着在内河运输中使用储能单元，即双电纯电动动力系统驱动具有可行性和实用性。

1.2 国内外研究

由于传统集装箱船舶对大气和水资源造成难以逆转的污染，现在全球致力于绿色船舶的研究。而双电为储能单元的船舶因其快速的供能性引起了行业和研究人员的广泛兴趣。

1.2.1 纯电动船的发展

最早的电动船由德国发明家Moritz von Jacobi在1839年发明，是一艘24英尺的客船。2010年，挪威船级社在有关绿色船舶制造的前提下开展了船用燃料电池的全面研究工作，该研究涉及了新型电子技术，电子动力等领域，并在认证后进行了实船实验。南加州大学从建模与仿真，电力系统和控制三个方面参与了电动船联盟的研究。